какое количество воды входит в состав микроорганизмов
На главную
Контакты
Меню сайта
Причина отравления вод океана.
Американские ученые из штата Мичиган полагают, что в качестве главной причины отравления вод Мирового океана ртутью являются бактерии.
Секрет выживания лягушек.
Американским ученым удалось выяснить, как лягушкам удается продолжать жить даже после глубокой заморозки.
Секрет долголетия ночницы.
Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.
Химический состав микроорганизмов
По составу веществ клетки микроорганизмов мало чем отличаются от клеток животных и растений. В них содержится 75-85% воды, остальные 16-25% составляет сухое вещество. Вода в клетке находится в свободном и в связанном состоянии. Связанная вода входит в состав коллоидов клетки (белки, полисахариды и др.) и с трудом высвобождается из них. Свободная вода участвует в химических реакциях, служит растворителем для различных соединений, образующихся в клетке в процессе обмена веществ.
Сухое вещество клетки состоит из органических и минеральных веществ.
Если содержание сухого вещества принять за 100%, то на долю минеральных веществ приходится 2-14%, остальная часть сухого вещества представлена органическими соединениями:
нуклеиновые кислоты (РНК до 16%, ДНК до 3%),
1. Что такое тургор?
2. Что такое диссимиляция?
3. Какие микроорганизмы называются автотрофными?
. Какие микроорганизмы называются факультативными?
. Что такое плазмолиз?
. в каких процессах участвуют липазы?
. Какое количество воды входит в состав микроорганизмов?
. Какие микроорганизмы называются паразитами?
10. Какие микроорганизмы называются анаэробными?
ТЕМА 3. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ
Жизнедеятельность микробов находится в зависимости от условий окружающей среды. Создавая те или иные условия в среде, где развиваются микроорганизмы, можно способствовать развитию полезных и подавлять жизнедеятельность вредных микробов. Большинство пищевых продуктов по химическому составу представляют собой благоприятную питательную среду для различных микроорганизмов. Поэтому очень важно обратить внимание на то, что пищевые продукты могут хорошо сохраняться только при создании неблагоприятных условий для развития в них вредных микробов.
— величина, при которой лучше всего проявляются отдельные функции микроорганизма и его жизнедеятельность в целом. Максимум и минимум
Влияние физических факторов
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРООРГАНИЗМОВ
По составу веществ клетки микроорганизмов мало чем отличаются от клеток животных и растений. В них содержится 75-85% воды, остальные 16-25% составляет сухое вещество. Вода в клетке находится в свободном и в связанном состоянии. Связанная вода входит в состав коллоидов клетки (белки, полисахариды и др.) и с трудом высвобождается из них. Свободная вода участвует в химических реакциях, служит растворителем для различных соединений, образующихся в клетке в процессе обмена веществ.
Сухое вещество клетки состоит из органических и минеральных веществ.
Если содержание сухого вещества принять за 100%, то на долю минеральных веществ приходится 2-14%, остальная часть сухого вещества представлена органическими соединениями:
нуклеиновые кислоты (РНК до 16%, ДНК до 3%),
Контрольные вопросы
1. Что такое тургор?
2. Что такое диссимиляция?
3. Какие микроорганизмы называются автотрофными?
5. Какие микроорганизмы называются факультативными?
6. Что такое плазмолиз?
7. в каких процессах участвуют липазы?
8. Какое количество воды входит в состав микроорганизмов?
9. Какие микроорганизмы называются паразитами?
10. Какие микроорганизмы называются анаэробными?
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРООРГАНИЗМОВ
По составу веществ клетки микроорганизмов мало чем отличаются от клеток животных и растений. В них содержится 75-85% воды, остальные 16-25% составляет сухое вещество. Вода в клетке находится в свободном и в связанном состоянии. Связанная вода входит в состав коллоидов клетки (белки, полисахариды и др.) и с трудом высвобождается из них. Свободная вода участвует в химических реакциях, служит растворителем для различных соединений, образующихся в клетке в процессе обмена веществ.
Сухое вещество клетки состоит из органических и минеральных веществ.
Если содержание сухого вещества принять за 100%, то на долю минеральных веществ приходится 2-14%, остальная часть сухого вещества представлена органическими соединениями:
нуклеиновые кислоты (РНК до 16%, ДНК до 3%),
Контрольные вопросы
1. Что такое тургор?
2. Что такое диссимиляция?
3. Какие микроорганизмы называются автотрофными?
5. Какие микроорганизмы называются факультативными?
6. Что такое плазмолиз?
7. в каких процессах участвуют липазы?
8. Какое количество воды входит в состав микроорганизмов?
9. Какие микроорганизмы называются паразитами?
10. Какие микроорганизмы называются анаэробными?
ТЕМА 3. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ
Жизнедеятельность микробов находится в зависимости от условий окружающей среды. Создавая те или иные условия в среде, где развиваются микроорганизмы, можно способствовать развитию полезных и подавлять жизнедеятельность вредных микробов. Большинство пищевых продуктов по химическому составу представляют собой благоприятную питательную среду для различных микроорганизмов. Поэтому очень важно обратить внимание на то, что пищевые продукты могут хорошо сохраняться только при создании неблагоприятных условий для развития в них вредных микробов.
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Влияние температуры
Температура — один из главных факторов, определяющих развитие микроорганизмов. Интервал между максимальными и минимальными значениями у разных микроорганизмов неодинаков. Например, пределы температуры развития плесневых грибов составляют от – 8ºC до 60ºC, т.е. интервал составляет почти 70ºC, тогда как у других он равен всего 1—2ºC. В зависимости от оптимальной температуры развития микробы подразделяются на группы.
Влияние высоких температур. Температуры, превышающие максимальные, действуют на микробы губительно. Высокие температуры микроорганизмы переносят значительно хуже, чем низкие. Более устойчивы к нагреванию термофилы, обладающие повышенной термоустойчивостью.
Пастеризация — это нагревание продукта чаще при температуре 63-80ºС в течение 20-40 мин. Иногда пастеризацию проводят кратковременным (в течение нескольких секунд) нагреванием до температуры 90-100°С. При пастеризации погибают не все микроорганизмы. Некоторые термоустойчивые бактерии, а также споры многих бактерий остаются живыми. В связи с этим пастеризованные продукты следует немедленно охлаждать до температуры не выше 10°С и хранить на холоде, чтобы задержать прорастание спор и paзвитие сохранившихся клеток. Пастеризуют молоко, вино, пиво, икру, фруктовые соки и некоторые другие продукты.
Влияние влажности среды
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Химический состав микроорганизмов
Химический состав микробов сложный и разнообразный. В них содержатся:
Основой органических и минеральных веществ микробной клетки являются:
Важное значение имеют:
Вода составляет основную часть массы тела микробов. Количество ее в вегетативных клетках микробов 75–85 %, в спорах – до 40 %. Содержание воды в теле различных микроорганизмов неодинаково в зависимости от их вида, возраста, питания, состава среды обитания. В воде растворены все наиболее важные органические и минеральные вещества микробной клетки.
В водной среде протекают основные биохимические процессы.
Белки – основа жизненных функций микроорганизмов. Наличие в белках большого количества функциональных групп и своеобразие их строения определяют видовые и специфические признаки микробов.
Белки входят в состав цитоплазмы, ядра, оболочек и других структур клетки.
Белки микробов построены из различных аминокислот. Аминокислоты, поступающие в процессе питания в клетки, в основном используются для синтеза белков самой клетки. Лишь в некоторых случаях белки и аминокислоты служат энергетическим материалом или откладываются в виде волютиновых зерен.
Сухой остаток после высушивания клеток микробов на 80 % состоит из белков. Различают простые и сложные белки. В состав сложных белков входят и небелковые группы – углеводы, жиры, пигменты, нуклеиновые кислоты и другие вещества.
Углеводы содержатся в клетках микроорганизмов в количестве 10–60 % сухой массы. Больше всего их в плесневых грибах и дрожжах. Углеводы входят в состав оболочек и слизистых капсул, сложных клеточных белков. Поступающие из окружающей среды углеводы используются как энергетический материал, а также служат для синтеза жиров и белков. Могут откладываться в клетках в качестве запасных питательных веществ в виде зерен гликогена.
В клетках микроорганизмов встречаются как простые углеводы – пентозы, гексозы, маннит, так и сложные: крахмал, гликоген, клетчатка.
Жиры и жироподобные вещества содержатся в небольших количествах. Они входят в состав цитоплазмы, ядра, образуя сложные соединения с белками. Повышенное их количество находится в оболочках, особенно в оболочках спор. Жиры также служат энергетическим материалом. Многие микроорганизмы накапливают жиры в качестве запасных питательных веществ – от 2 до 40 % сухой массы.
Минеральные вещества играют важную роль в построении сложных белков, витаминов, ферментов, фосфорорганических и других веществ, входящих в состав микробных клеток. Растворы минеральных веществ поддерживают нормальный уровень внутриклеточного осмотического давления. В теле микроорганизмов имеются фосфор, калий, натрий, железо, сера, магний. Их общее содержание – от 3 до 15 % сухой массы.
В связи со значительным содержанием белков, углеводов и минеральных веществ удельный вес микробов обычно превышает единицу и колеблется от 1,03 до 1,04. Это используется для отделения микробных клеток от жидких питательных сред путем центрифугирования.
Ферменты, или вещества, способные каталитически влиять на скорость биохимических реакций, играют важную роль в жизнедеятельности микроорганизмов. Открыты ферменты русским академиком К.С. Кирхгофом в 1814 г.
Как и другие катализаторы, ферменты в реакциях превращения веществ принимают участие лишь в качестве посредников. Количественно в реакциях они не расходуются.
Микробы содержат различные ферменты. Это связано с большим разнообразием условий, в которых они обитают.
Разнообразные ферменты обеспечивают быстрое протекание в организме или вне его огромного количества реакций.
В процессе питания микробы используют вещества, находящиеся в виде водных растворов. Перевод нерастворимых веществ пищи в растворимые и подготовленные для усвоения осуществляется с помощью ферментов, выделяемых в окружающую среду. Ферменты участвуют в синтезе веществ, в окислительно-восстановительных реакциях и других процессах.
По химической природе ферменты бывают однокомпонентными, состоящими только из белка, и двухкомпонентными, состоящими из белковой и небелковой частей. Небелковая часть (простетическая группа) у ряда ферментов представлена тем или иным витамином.
Ферменты, как и белки, имеют громадный молекулярный вес. Так, молекулярный вес фермента пепсина – 36000, каталазы – 248000. Молекулярная активность, или так называемое «число оборотов», т. е. число молекул субстрата, подвергаемых превращению в течение минуты одной молекулой фермента, неодинакова у разных ферментов, но у всех чрезвычайно велика. Например, фермент, катализирующий превращение при спиртовом брожении уксусного альдегида в спирт (алкогольдегидрогеназа), имеет молекулярную активность 4700, катализирующий перенос остатков фосфорной кислоты (фосфорилаза) – 40000, катализирующий взаимные превращения фосфодиоксиацетона и трифосфороглицеринового альдегида при спиртовом брожении (изомераза) – 500000.
Ферменты характеризуются исключительно высокой каталитической активностью, превышающей во много раз активность минеральных катализаторов. Так, одна часть сычужного фермента химозина может вызвать свертывание 12 миллионов частей молока, грамм фермента амилазы при благоприятных условиях может превратить в сахар тонну крахмала.
Ионы железа каталитически ускоряют разложение перекиси водорода на кислород и воду. Каталитическое действие железа многократно возрастает, если оно входит в состав ферментов. Так, 1 мг железа в составе фермента каталазы эквивалентен по каталитическому действию 10 т неорганического железа.
Каждый из ферментов обладает строгой специфичностью действия, т. е. способен влиять только на какие-либо определенные связи в сложных молекулах или лишь на определенные вещества. Например, мальтаза расщепляет только мальтозу, лактаза – только лактозу, а амилаза способна вызвать распад только крахмала.
Ферменты неустойчивы к действию физико-химических факторов – высокой и низкой температур, существенному подкислению или подщелачиванию и др. Это свойство обусловлено белковой природой фермента.
При повышении температуры до 40–50 °С скорость ферментативных реакций возрастает примерно в 2–3 раза на каждые 10° С. При дальнейшем повышении температуры многие ферменты начинают разрушаться и теряют в связи с этим свою активность (инактивируются). Чем выше температура, тем быстрее происходит инактивирование фермента. Однако многие ферменты сохраняют активность и при 70 °С. При температуре выше 80 °С практически все ферменты инактивируются необратимо. Сухие ферменты более устойчивы: некоторые переносят нагрев до 100 °С в течение нескольких часов.
Температура, при которой практическая скорость реакции наибольшая, называется оптимальной. Для большинства ферментов она составляет 30–40 °С. Понижение температуры ниже оптимальной приводит к замедлению действия ферментов. Особенно заметно это сказывается при охлаждении ниже 0 °С, хотя при этом разрушения ферментов не происходит.
Существенно влияет на ферментативные процессы активная реакция среды. Для одних ферментов наилучшей является кислая среда, для других – нейтральная или слабощелочная.
Изменение реакции среды за пределы оптимального значения приводит к существенному снижению скорости катализируемого процесса и в конечном счете к полной потере активности фермента. Изменение кислотности среды приводит к потере электрического заряда белковыми компонентами ферментов, в связи с чем они теряют растворимость и осаждаются. При этом исчезает возможность контакта ферментов с субстратом, и ферментативные реакции прекращаются. Происходит это в так называемой изоэлоктрической точке. Для каталазы изоэлектрическая точка совпадает со значением кислотности, равным 5,0 единицам рН, для трипсина 7,0–8,0.
На скорости ферментативных процессов отражаются концентрация субстрата, на который действует фермент, и концентрация самого фермента. При малых концентрациях субстрата, когда фермент оказывается в избытке, скорость ферментативной реакции относительно снижается; скорость реакции уменьшается и при избытке субстрата.
Химические вещества могут оказывать на ферменты как активизирующее, так и инактивирующее действие. Например, соли тяжелых металлов (меди, никеля, серебра, свинца, ртути) даже в малых дозах инактивируют действие ферментов, а в более значительных разрушают их.
Соли же некоторых щелоче-земельных металлов в малых дозах активизируют действие ферментов. Тимол и хлороформ, вызывающие гибель микроорганизмов, оказывают парализующее действие и на ферменты. Сами ферменты могут иногда подвергаться разрушительному действию других ферментов. Необратимо инактивируются ферменты при действии больших доз ультрафиолетового и радиоактивного облучения.
Ферменты, выделяемые живыми клетками наружу и служащие для внеклеточной переработки пиши, называют экзоферментами. Ферменты, не выделяющиеся при жизни клетки в окружающую среду, а участвующие только во внутриклеточных процессах, называют эндоферментами.
Микробы, попадая в необычные условия обитания, сравнительно легко к ним приспосабливаются. При этом изменяется потребность в ферментах, и микробы в некоторых случаях оказываются способными продуцировать необходимые именно в этих условиях ферменты. Их называют адаптивными в отличие от конститутивных, которые всегда имеются в клетках данного организма.
В настоящее время выделено около 1000 ферментов. По общности или близости каталитических свойств в соответствии с новой классификацией, предложенной специальной комиссией Международного биохимического союза в 1961 г.
Ферменты делят на 6 классов:
Каждый класс подразделяют на группы, а группы на подгруппы.
Каждый класс, группа и подгруппа имеют свой шифр – номер, а каждый фермент в подгруппе – свой порядковый номер. Таким образом, наименование каждого фермента и его свойства могут быть выражены цифровым шифром.
Словесное наименование конкретных ферментов слагается из названия субстрата, на который действует фермент, и типа вызываемой реакции. Если же фермент переносит какие-либо химические группы к другому субстрату, то в наименование включается и название этого субстрата. Так, фермент уреаза, ускоряющий реакцию расщепления мочевины на углекислый газ и аммиак, по новой номенклатуре должен называться карбамидамидогидролазой в связи с катализируемой реакцией.
Наименование этого же фермента в виде шифра 3.5.1.5 (класс 3, группа 5, подгруппа 1 и порядковый номер 5).
В связи со сложностью построения наименований ферментов по новой классификации допускаются наряду с новыми старые наименования, учитывающие лишь некоторые свойства ферментов (пепсин – в переводе с греческого – пищеварение; трипсин – разжижение, папайи – от названия дынного дерева, из которого фермент получен). Старые наименования некоторых ферментов состоят из корня, обозначающего субстрат, и суффикса «аз»: амилаза (действует на крахмал), протеаза (действует на белки), липаза (действует на жиры) и т. д.
Применение микроорганизмов в промышленных процессах является использованием ферментов, продуцируемых ими. Это относится к процессам получения кисломолочных продуктов, пива, кваса, сыров и др.
Микроорганизмы используют для непосредственного получения ферментных препаратов. Это дешевле и удобнее, чем получение ферментов из животного и растительного сырья. Широкое применение имеет грибная амилаза в производстве печеного хлеба, солода. Ферменты, разрушающие пектиновые вещества, используются при обработке (осветлении) фруктовых соков. Разрушение пектина повышает выход соков, ускоряет этот процесс и улучшает качество соков. Обработка мяса препаратами микробных ферментов ускоряет созревание и придает ему нежность.
Особенности процессов питания, дыхания и других проявлений жизнедеятельности полностью зависят от набора ферментов, имеющегося в клетках микроорганизмов.
Какое количество воды входит в состав микроорганизмов
Химический состав микробов
Тела микроорганизмов содержат те же химические вещества, которые находятся и у высших растений и животных. Это говорит о материальном единстве и физиологическом родстве всего живого мира.
Белки-полимеры состоят из полипептидов, а последние в свою очередь из аминокислот. Число аминокислот в молекуле низкомолекулярных белков составляет более ста, в крупных белковых молекулах может содержаться их несколько десятков тысяч. Порядок расположения аминокислот пока выяснен только у немногих белков, например: в ферменте рибонуклеазе, в белке вируса табачной мозаики. Всего в организмах имеется около 20 различных аминокислот. Но из них может возникать неисчислимо большое количество разнообразнейших белков. Поясним это на примере. В некоторых алфавитах имеется около 20 букв (в итальянском 21 буква). Но из этого количества букв составлены десятки тысяч разных слов, а из слов сложено неисчерпаемое множество рассказов, стихов, статей и пр. Отсюда понятна специфичность белков всех видов живых существ и даже разных их органов.
Клетки животных, растений и микробов всегда содержат ДНК и РНК, причем ДНК находится главным образом в ядре или в его эквиваленте, РНК содержится в цитоплазме.
Молекулы ДНК, как и хромосомы высших организмов, имеют особенность. Они способны к самоудвоению, к редупликации. При самоудвоении ДНК водородные связи двух цепочек разрываются и цепочки расходятся. Затем к каждой цепочке присоединяются соответствующие свободные нуклеотиды, т. е. к аденину присоединяется тимин и т. д. Таким образом одноцепочная ДНК опять превращается в двуцепочную, которая является точной копией первоначальной двуцепочной ДНК.
ДНК является основным хранителем наследственных признаков организма, которые в процессе размножения передаются через нее потомкам. Она содержит в себе генетическую информацию.
* ( Часто ее называют РНК-посредник, или «месенджер-РНК» (м-РНК).)
Таблица 1. Концентрации минеральных солей, необходимые для нормального роста различных микроорганизмов
Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов нужны еще дополнительные факторы роста, главным образом витамины. Они нужны в очень малых дозах для синтеза различных ферментных систем. Многие из этих витаминов синтезируют сами микроорганизмы. Эти факторы представлены в таблице 2.
Таблица 2. Некоторые особенности факторов роста микроорганизмов
Соотношения различных химических соединений у микроорганизмов очень разнообразны. Они зависят от особенностей вида, возраста культуры, состава питательной среды и других условий.